Identificación y análisis de los genes involucrados en las rutas biosintéticas de celulosa y lignina en Agave tequilana Weber.

Abstract

Las rutas biosintéticas y de regulación génetica para los compuestos estructurales de la pared celular primaria y secundaria han sido principalmente caracterizadas en plantas dicotiledóneas, especialmente para la planta herbácea Arabidopsis thaliana. Muy pocos elementos y las interacciones de tales rutas se han reportado para plantas monocotiledóneas. El objetivo de este estudio fue identificar y caracterizar los genes ortólogos involucrados en las rutas de biosíntesis de celulosa y lignina, dos compuestos principales que conforman la pared celular en Agave tequilana Weber y Agave deserti. Para esto, se utilizó un enfoque de minería de datos de transcriptomas de A. tequilana Weber y análisis de expresión para algunos genes seleccionados. Se utilizaron datos previamente publicados y sin reportar (J. Simpson, CINVESTAV Irapuato), de órganos y/o tejidos con pared celular primaria y/o secundaria. La expresión de algunos de los genes seleccionados fue validada experimentalmente. Los resultados de ortología permitieron identificar genes que codifican enzimas de cada uno de los pasos de la biosíntesis de celulosa y lignina. Los análisis filogenéticos y de motivos conservados para genes clave de ambas rutas mostraron un alto grado de conservación evolutiva respecto a otras monocotiledóneas como maíz y arroz, lo cual sugiere además un rol funcional en la conformación de la pared celular en agaves. Los ensayos de expresión tipo RT-PCR punto final mostraron expresión enriquecida en tejidos adyancentes a fibras para genes involucrados en la formación de celulosa y lignina, similar a lo que se ha reportado para otros tejidos de soporte como xilema. _______________ ANALYSIS OF GENES INVOLVING IN CELLULOSE AND LIGNIN PATHWAYS IN Agave tequilana Weber. ABSTRACT: The biosynthetic and genetic regulation pathways for the structural compounds of the primary and secondary cell wall have been mainly characterized in dicotyledonous plants, especially for the Arabidopsis thaliana herbaceous plant. Very few elements and interactions of such routes have been reported for monocotyledonous plants. The objective of this study was to identify and characterize the orthologous genes involved in the biosynthesis pathways of cellulose and lignin, two main compounds that make up the cell wall in Agave tequilana Weber and Agave deserti. For this, a mining approach to transcriptome data from A. tequilana Weber and expression analysis was used for some selected genes. Previously published and unreported data (J. Simpson, CINVESTAV Irapuato), of organs and / or tissues with primary and / or secondary cell wall were used. The expression of some of the selected genes was experimentally validated. The orthology results allowed to identify genes that encode enzymes of each steps of the biosynthesis of cellulose and lignin. Phylogenetic and conserved motive analyzes for key genes of both routes showed a high degree of evolutionary conservation compared to other monocots such as corn and rice, which also suggests a functional role in the conformation of the cell wall in agaves. End-point RT-PCR type expression assays showed rich expression in fiber-adherent tissues for genes involved in cellulose and lignin formation, similar to what has been reported for other supportive tissues such as xylem.